Oier Lakuntza
Zientzia mundutik at dabilen jendearentzat, sarritan zientzia baino mito itxura handiagoa dute zientziari buruz entzuten diren kontu askok. Blog honetan, gaurkotasuneko gaietatik abiatuta, zientzia gaiak hobeto ulertzeko argibideak eskainiko dira, ahalik eta modurik xumeenean. Halaber, zientziak gordetzen dituen zenbait bitxikeriarentzat, eta beste blog nahiz aldizkarietan jorratzen diren zientzia artikuluei buruzko hausnarketa eta gogoetetarako ere tartea egongo da.
Azken bidalketak
Iruzkin berriak
- Epigenetika: geneak ez dira dena | EIBZko liburutegia(e)k Epigenetika: geneak ez dira dena bidalketan
- Negutegi efektuaz | EIBZko liburutegia(e)k Negutegi efektuaz bidalketan
- Oier Lakunza(e)k Nanoteknologia bidalketan
- Iñaki Suinaga(e)k Nanoteknologia bidalketan
- Nanoteknologia | EIBZko liburutegia(e)k Nanoteknologia bidalketan
Elektroien tunel efektua, pilota bat pareta zeharkatzen!
Atalak: Zientziaren paradoxak
Harri bat airean askatzen dugunean, lurrera erortzen da. Hori gure eguneroko esperientziatik erraz uler daiteke, eta fisikak ere, bere legeen bitartez hori iragartzen du: Lurraren eta harriaren artean erakarpen indar bat sortzen da, eta beraz, airean askatzen dugunean, harria lurrera erortzen da. Muturreko egoera eta eskaletan ordea, zientziak ezusteko bat baino gehiago gordetzen du, ohiko baldintza nahiz egoeretan egiten ditugun eguneroko behaketetatik nekez aurreikus genitzakeenak.
Tira, hau atal honetako lehen sarrera da, eta honelako hasiera bat beharrezkoa zela uste dut, baina lasai, aurrerantzean ez naiz halakoekin luzatuko eta. Edonola ere, ikus dezagun bada paradoxa horietako lehenengoa, elektroien tunel efektua alegia.
Pilota bat indar gutxirekin pareta baten contra botatzen badugu, ez da paretaren beste aldera pasatuko. Pilotaren energiak (abiadurak eta gogortasunak adibidez) gutxieneko maila bat gainditzen ez badu, ezinezkoa izango da paretaren alde batetik bestera igarotzea. Izan ere, paretak energia hesi bat suposatzen du, eta pilotaren energia hortik behera aurkitzen den bitartean, ez du pareta zeharkatzeko aukerarik izango.
Hori egunerokotasunean sarritan ikusten dugun gertaera da, eta inork ez du zalantzan jarriko. Eskala atomikoan ordea, posible da elektroi batek energia hesi bat gainditzeko adina energia izan ez arren, hesi horren beste aldera igarotzea. Konparaketa bat eginez, eskala atomikoan posible litzateke pilota bat indar gutxirekin pareta baten contra bota, eta pilota uneren batean paretaren beste aldean agertzea. Probabilitate hori paretaren zabalerarekin, edo pilotaren eta paretaren arteko energien diferentziarekin txikitu egingo litzateke, baina ez litzateke sekula zero izango, gure egunerokotasunean ikustera ohituta gauden bezala.
Hau azaltzeko, mekanika kuantikoa kontuan hartu behar da, baina lasai, hemen ez dut horretan denborarik galduko eta. Fenomeno honi buruz apur bat gehiago jakin nahi duenak, Txoni Matxainen Nola ikasi kimika kuantikoa izutu gabe blogean begira dezake.
Bertan, Txonik modu erraz eta dibertigarrian tunel efektuaren ingurukoak kontatzen dizkigu. Anima zaitezte eta irakurri, merezi du eta!
Gurera itzulita, inolako azalpenik eman gabe, honek guztiak asmakeria hutsa dirudi. Gaur egun ordea, badira fenomeno hori erabiltzen duten aplikazioak, tunel efektu bidezko mikroskopioak adibidez.
Mikroskopio hauek, laginetik gertu kokatzen den punta eroale bat erabiltzen dute. Laginaren eta puntaren artean potentzial diferentzia bat aplikatzen da, Honek bien artean korronte elektriko bat eragiten du, eta korronte hori monitorizatuz (hau normalean grafikoki egiten da) atomoen kokapen zehatza jakin daiteke. Izan ere, atomoen kokapenaren arabera, materialaren eta punta eroalearen arteko korrontea aldatu egiten da.
Baina beno, punta eroalea, elektroiak, hutsunea… Non dago hemen pareta? Kontuan hartu behar da, gorago aipatu dugun pareta ustezko oztopo gaindiezin generiko bat baino ez dela, sinbolizatzeko modu bat alegia. Kasu honetan, punta eroalearen eta laginaren arteko hutsuneak pareta funtzioa betetzen du. Izan ere, elektroiak berez atomoen nukleoen inguruan aurkitzen dira, eta beraiengandik urruntzeak energia bat eskatzen die. Hala, punta eroalera bitarteko hutsune hori, beren energia kontuan hartuta gaindiezina izan behar litzaieke. Mekanika kuantikoak ordea, tunel efektu bidez, energia hesi horren beste aldera igarotzeko, hau da, hutsunea zeharkatzeko probabilitate jakin bat aitortzen dio elektroiari.
Sarrera honen helburua ez da fenomeno paradoxiko honen aplikazio hau zehazki deskribatzea, baina orientazio gisa, ikus ditzagun tunel efektu bidezko mikroskopio hauen parametro batzuk:
Mikroskopio hauek zeharka Amstrong bateko erresoluzioa eta sakoneran, 0,1 Amstrongeko erresoluzioa izaten dute. Ideia bat egiteko, Amstrona milimetroa baino 10000000 aldiz txikiagoa da, eta atomorik txikienak, hidrogenoak alegia, Amstrong bateko tamaina dauka. Beraz, mikroskopio hauen bidez, materialeko atomoak ongi bereiz daitezke.
Punta eroalea laginetik 4-7 Amstrongetara kokatzen da. Honek, material lagin garbi eta leunak izatea, eta gerta daitezkeen ezusteko bibrazio eta mugimenduak ongi kontrolatzea eskatzen du.
Hala, mikroskopio hauekin bi modu ezberdinetan lan egin daiteke: lehenengoa, punta eroalearen eta materialaren arteko distantzia konstante mantenduz, punta eroalea ezker eskuin mugitu ahala korrontea nola aldatzen den ikustea litzateke, eta bigarrena, korrontea konstante mantenduz, punta eroalearen eta materialaren arteko distantzia aldatzea. Bi era hauetan, materialaren atomoz atomoko egitura ongi ezagutu daiteke.
Beste sarreraren batean agian mikroskopio honi buruz sakonago hitzegingo dugu. Gaurkoz ordea, eskala atomikoan gertatzen den fenomeno paradoxiko hau aplikatuz, tunel efektu bidezko mikroskopioekin atomoak bereiz daitezkeela esatearekin aski izango da. Hain zuzen ere, aplikazio honek fenomenoa gertatzen dela, eta beraz, asmakeria hutsa ez dela argi uzten du. Era berean, hau zientziaren paradoxa argi bat dela esan dezakegu, zientziak (eta bere aplikazio zuzenak ere bai), eguneroko behaketetatik ezinezkoa dela dirudien zerbait benetan gerta daitekeela erakusten baitu.